【正文】 本、響應節(jié)能減排的環(huán)保政策，提高鍋爐的熱循環(huán)效率。 一、再熱器溫度控制系統(tǒng)存在不足 （ 1）再熱器溫度的煙風擋板存在流量分配非線性； （ 2）減溫水噴水調節(jié)再熱器出口汽溫滯后； （ 3）再熱氣溫調節(jié)變量存在耦合。它的作用是把汽輪機內作過部分功的蒸汽（高壓缸）再次加熱，達到一定的過熱溫度，稱為再熱蒸汽，然后這些蒸汽又引返汽輪機的下一級（中壓缸或低壓缸）內繼續(xù)作功。因此，只好采用中間再熱來解決這一矛盾。 再熱一般采用一次再熱，再熱溫度與初溫相近（在我國的現(xiàn)有產品設計中，都取再熱溫度與 初溫相等），再熱壓力為初壓的 20%左右。 低壓缸 中壓缸 凝汽器 高壓排氣 低壓排氣 鍋爐 高壓缸 中壓缸排氣 新汽 再熱汽 給水泵 冷卻水 太原科技大學畢業(yè)設計（論文） e d S(熵 ) Xe Xd P2 T0 T1 P1 P0 c b a i（焓） X=1 圖 42 中間再熱方式的焓熵示意圖 但采用再熱方式的目的首 先在于提高汽輪機末端的干度。 再熱器特點 再熱器中流動的介質是中低壓蒸汽，與壓力比較高的過熱蒸汽相比，由于蒸氣密度低，因而傳熱特性也比較差，由于其比熱較小，因而同一熱偏差汽溫偏差也比較大。 二、再熱器對汽溫偏差敏感 再熱蒸汽比容 Cp 較 過熱蒸汽比容 Cp小，在相同的熱偏差下，引起的汽溫偏差比過熱器大。 再熱蒸汽的溫度調節(jié) 目前，再熱器的調溫結構通常采用平行煙道擋板、煙氣再循環(huán)、擺動燃燒器、汽 — 汽交換器等，調溫結構方式實現(xiàn)再熱器調溫。因此其動態(tài)特性按 （ 41） 來計算，且動態(tài)特性不會超過 2 階。 鍋爐運行規(guī)程參數(shù) 末級過參數(shù)：出口蒸汽流量 ；出口壓力 /溫度 ℃。表 44 為電廠二期鍋爐運行規(guī)程鍋爐數(shù)據一覽表。得到PID 控制再熱汽溫系統(tǒng)的單位階躍響應曲線如圖 53所示。 仿真分析 將兩種控制策略下再熱汽溫系統(tǒng)仿真得到的動態(tài)性能指標制作為如表 56。 3 力發(fā)電廠鍋爐設備 /蘇州電力技工學校編 修訂版 [M]．北京：水利電力出版社。 7 歐林林，張衛(wèi)東，顧誕英 .一類時滯對象的 PID 控制器參數(shù)穩(wěn)定域計算 .上海交通大學學報。水利電力出版社。 15 張法文，熱工過程控制系統(tǒng)分析，設計和調試。在此，謹向胡老師的辛勤培養(yǎng)和教導致以最衷心的感謝！ 同時感謝同學們在學習和生活上給予的關心和幫助。 從論文的選題及研究，從資料的收集到構思，從思路的形成到 仿真 ，直到最后的撰寫論文階段，一步步的進展，一點一滴的收獲都傾注著導師的大量心血。 13 王正林，郭陽寬 .過程控制 與 Simulink 應用 .第 1 版 .北京 :電子工業(yè)出版社。 9 陳曉東，王子才，鍋爐再熱器系統(tǒng)的動態(tài)仿真模型。 5 以琳，戚淑芬，王東雪 . 二自由度 PID 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。 表 56 兩種控制策略下再熱汽溫 動 系統(tǒng) 態(tài)性能指 標表 上升時間 調節(jié)時間 超調量 PID 控制 tr=89s ts=542s %%?? DDE2DOFPID控制 tr=s ts=s 由表 56 可知： 太原科技大學畢業(yè)設計（論文） 6 總結 太原科技大學畢業(yè)設計（論文） 7 參考文獻 1 趙建立，大型火電機組熱工控制技術，北京，中國電力出版社。 太原科技大學畢業(yè)設計（論文） 基于 DDE2DOF 的仿真 對再熱汽溫采用 DDE2DOF 的控制所設計的仿真圖案并在 SIMULINK 下，將其轉化為相應的仿真框圖，如圖 54所示。 圖 51 PID 控制再熱汽溫方案圖 由此控制方案圖，在 SIMULINK 下，將其轉化為相應的仿真框圖，如下圖 52所示。 再熱器結構：再熱器為一級，分為低溫段和高溫段，兩段之間無聯(lián)箱，其低溫段位于豎井煙道一級過熱器的下部，高溫段為混合式懸掛于水平煙道中。通常取熱電偶傳遞函數(shù)： (42) 綜上所述，對于煙氣再循環(huán)再熱器調溫自動控制系統(tǒng)，調溫系統(tǒng)結構對動態(tài)特性的影響取為熱量 q1(s)對出口焓 i2(s)擾動型的傳遞函數(shù)。 再熱器結構參數(shù)對其動態(tài)特性的影響 煙 氣再循環(huán)調節(jié)再熱器的汽溫，其原理是利用尾部低汽溫煙氣重返爐膛，從而降低了爐膛溫度，增加了低溫煙氣對流受熱擾動，加強了對流受熱面的換熱能力，繼而改變了爐膛各部分的吸熱量分配。 太原科技大學畢業(yè)設計（論文） 三、工況變化對再熱汽溫影響大 當運行的工況變化時，會造成受熱面的吸熱量和蒸汽焓增的發(fā)生相應變化，這一特性便于煙氣調溫。這就是通常的再熱器超溫管爆的主要原因。所以高壓機組普遍采用中間再熱，以保證汽輪機末級蒸汽濕度在許可范圍內（從圖 42 中由于干度XdXe，所以 d點干度提高）。 再熱蒸汽的焓熵分析 蒸汽經過再熱，提高了溫度，增加了焓值。 如果再熱溫度和壓力選擇得當，將使循環(huán)熱效率提高，同時對汽輪機相對內效率也產生有利的影響。 太原科技大學畢業(yè)設計（論文） 圖 41 蒸汽循環(huán)系統(tǒng) 如果不采用中間 再熱方式，在提高蒸汽初壓的情況下，要保證汽輪機末級蒸汽干度在允許范圍內，就必要大大題提高蒸汽初溫。 三、再熱器汽溫調節(jié)的工作特點：大慣性和小慣性并存，再熱蒸汽溫度控制對象的動態(tài)特性慢，再熱系統(tǒng)動態(tài)響應階次較高。蒸汽中間再熱的目的一是提高蒸汽的干度，二是為了提高超高參數(shù)以上大容量鍋爐的熱經濟性。令 k＝ 10，由 穩(wěn)定域求取方法得到 l，使得 k 的穩(wěn)定邊界 kmax≈ 20； 3） 按式 (329)/(331)確定 PID/PI 控制器參數(shù)； 驗證系統(tǒng)性能魯棒性。 參數(shù)整定步驟 綜上，應用預期動態(tài)法整定 PID 控制器參數(shù)可按照如下步驟進行： 1） 根據控制要求確定預 期動力學方程 (319)的系數(shù)。 根據 對二自由度 PID 控制器的理論分析，參數(shù) k→∞時， ?f → f ，系統(tǒng)實際動態(tài)特性才可在全頻段完全達到預期。另外從圖 參數(shù)穩(wěn)定域中也可以看出， l 值一定時， k 值越大越靠近穩(wěn)定域邊界。 對示例對象 ( ) /( 1)sG s e s???按照式（ 329）設計 PID 控制器：選取預期動力學方程系數(shù) h0=1， h1=2，即預期動力學方程為 2( ) 1 /( 2 1)dG s s s? ? ?；根據 圖 參數(shù)穩(wěn)定域，選取 l=25。具體步驟為： 1） 根據控制要求確定參數(shù) h0、 h1； 2） 令 l=1，按步驟 3）計算參數(shù) k 的穩(wěn)定邊界； 3） 令 k=0，由式（ 329）或（式（ 331））計算控制器參數(shù)，應用 Nyquist判據判斷（ 31）、（ 328）（或（ 330））組成的閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；增大 k 直到k=kmax使得系統(tǒng)不再穩(wěn)定為止。但是 k 的增大可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。式 (322)可等價為： 2( ) / /u k z l k l??? ? ? ? (323) 將式 (321)帶入式 (320)，得： 2 0 1 1 2( ) / [ ( ) ] /ru k z l h z y h z l?? ? ? ? ? ? (324) 對比式 (323)和式 (324)，可知： 1 2 0 1()rk h z k h z y? ? ? ? (325) 上式等號兩邊同時積分，得： 1 1 0 1()rk h z k h z y d t? ? ? ?? (326) 式 (326)帶入 (324)，即得： 0 1 1 0 1 1 2 1[ ( ) ( ) ( ) ( ) ] /r r ru h k h y z k h y z d t h k z k h y l? ? ? ? ? ? ? ?? (327) 注意到 1 2 1 0rry z e z z y? ? ? ? ，式 (327)即為 2DOF PID 控制律： 1()P I D ru K e K e d t K h k e b y? ? ? ? ?? (328) 0 1 0( ) / , /PIK h h k l K k h l? ? ? 11( ) / , /DK h k l b k h l? ? ? (329) 類似的，當 r=1 時可得到 2DOF